Во-первых, нужно отметить, что невозможно решить все проблемы рециклинга загрязненных отходов полимеров только гранулированием, даже с самой мощной системой фильтрации расплава. До поступления на линию гранулирования отходы должны быть тщательно измельчены, вымыты и высушены. Эту задачу решают современные многостадийные линии мойки. Только после прохождения этой стадии отходы полимеров можно подавать на линию гранулирования.
Во-вторых, следует уточнить, что в данной статье анализируется процесс гранулирования только полиолефиновой группы полимеров – одной из самых распространенных и крупнотоннажных. Другой широко распространенный вид полимерных отходов – из ПЭТ – здесь не рассматривается, так как его гранулирование имеет свои существенные особенности. Но самое главное – гранулирование ПЭТ-хлопьев (флексов) после их мойки и сушки представляет собой не такой уж востребованный процесс, поскольку промышленные потребители предпочитают покупать у переработчиков непосредственно хлопья, а не гранулы.
В целом процесс гранулирования вторичных пластиков должен решать три основные задачи:
- гомогенизацию полимерной массы;
- очистку расплава от оставшихся в нем инородных включений;
- нарезку охлажденного экструдата на однородные гранулы.
Компания GRAN GARO уже девять лет представляет на рынке специально разработанные для этих целей линии гранулирования GR-160, GR-125 и GR-90 (рис. 1).
Отличительной особенностью данной серии является узел компактирования отходов (агломератор), встроенный в линию. Технология, реализуемая с использованием дополнительного питающего шнека (от агломератора к основному экструдеру) имеет несколько преимуществ перед традиционными процессами гранулирования вторичных пластиков.
Во-первых, дополнительный питающий шнек захватывает больше материала из агломератора. Благодаря специально спроектированным параметрам витков этого шнека он более эффективно решает задачу транспортировки и уплотнения материала. В обычных линиях гранулирования эта функция выполняется первой зоной основного экструдера, но эта зона существенно короче и шаг витков меньше, поэтому подача материала в экструдер у обычных линий осуществляется хуже.
Во-вторых, материал уплотняется внутри питающего шнека и проталкивается в главный шнек непрерывно, равномерно и в большем количестве. В обычных линиях гранулирования главный шнек неравномерно захватывает материал, вращающийся внутри компактора, и не может обеспечить точную и постоянную подачу материала в экструдер.
В-третьих, питающий шнек имеет боковой вход для ввода добавок (минералов, красителей, стабилизаторов, осушителей), что позволяет дозировать их наиболее точным, экономичным и беспыльным способом в уже предварительно расплавленную полимерную массу.
Питающий шнек, а также двигатель компактора и главный двигатель экструдера управляются контроллером посредством частотных преобразователей. Все инверторы, в свою очередь, управляются специально разработанным программным обеспечением (ПО), целью которого является максимизация подачи материала в главный шнек с минимальным потреблением энергии. Достаточно сказать, что с помощью этого ПО можно вплоть до 40 % сократить энергопотребление компактора. При этом ПО поддерживает стабильную температуру компактора, заданную оператором, без впрыскивания шоковой воды, тогда как в обычных машинах использование впрыска воды снижает температуру внутри компактора, и при возврате к нужной температуре возникает повышенное энергопотребление.
После компактирования подготовленный расплав автоматически поступает в экструдер (см. рисунок у заголовка статьи). Экструдеры GRAN GARO оснащаются шнеками диаметром D, равным 160, 125 или 90 мм, имеющими длину L от 32 до 37D. Шнеки и цилиндры изготавливаются по чертежам GRAN GARO в Китае у профессионального производителя, обладающего всем необходимым оборудованием и квалификацией для решения такой задачи. Среди прочего на заводе производителя шнеков установлены 10-метровые вертикальные печи азотирования, что позволяет за один прием подвергать азотированию даже самые длинные изделия. Для задач вторичной переработки требуется повышенная износостойкость шнековой пары экструдера, что достигается упрочнением витков шнека и внутренней поверхности цилиндра хромомолибденовой наплавкой толщиной 2–3 мм и твердостью 58-65 HRC.
Двойная зона вакуумной дегазации эффективно удаляет влагу, остатки красителей и органики, что предотвращает так называемую завоздушенность гранул (рис. 2).
Еще одной особенностью линий GRAN GARO является высокопроизводительный и эффективный узел фильтрации расплава (рис. 3). Гидравлический шибер непрерывной фильтрации расплава GRAN GARO обеспечивает стабильную скорость потока расплава даже при сверхвысоком давлении. Фильтр имеет простую и очень прочную конструкцию весом до 4,5 т для линии GR-160/37. Продуманная и надежная система уплотнителей позволяет использовать данный тип фильтра на экструзионных линиях, работающих даже при очень высоких уровнях давления. Тщательно спроектированные вентиляционные каналы и фильтровальная камера, а также удобный доступ ко всем частям фильтра предоставляют возможность быстро выполнять его техническое обслуживание. Фильтры GRAN GARO обеспечивают супертонкую фильтрацию расплава вплоть до тонкости 80 мкм даже при однокаскадной схеме гранулирования.
В конце технологического процесса на линиях гранулирования GRAN GARO устанавливается система водокольцевой резки экструдата на гранулы (рис. 4), а также осуществляются калибровка гранул по размеру на вибросите и их затаривание в биг-бэги или мешки в зависимости от потребностей заказчика.
Следует добавить, что линия GR-160 была представлена на стенде GRAN GARO на январской выставке «Ruplastica-2025». В текущем году компания GRAN GARO представит на рынке двухкаскадную линию гранулирования для переработки еще более загрязненных материалов. Данное оборудование сочетает в себе все преимущества однокаскадных линий GRAN GARO и при этом будет включать лазерный самоочищающийся фильтр на первом каскаде и новую систему вакуумной дегазации на переходе между первым и вторым экструдерами.
Возвращаясь к началу данной статьи, необходимо напомнить, что для получения высококачественного регранулята на линию гранулирования необходимо подавать тщательно измельченные, вымытые и высушенные отходы пластмасс. На современном производстве эта задача решается с помощью линии мойки, оснащенной системой водоочистки, которые описаны в источниках [1] и [2] соответственно. И не забывать при этом о еще одном важном моменте – качестве закупаемого вторсырья. А не ошибиться в этом вопросе помогут советы «бывалых» [3, 4].
Литература
- Галихайдаров Е. В. Выбор оборудования для переработки отходов полимерных материалов // Полимерные материалы. – 2023. – № 11. – С. 18–23.
- Галихайдаров Е. В. «Подводные камни» и нюансы водоочистки при переработке отходов полимеров. // Полимерные материалы. – 2024. – № 8. – С. 26–31.
- Родина А. Н. О чем мы говорим, когда говорим о заготовке вторсырья. // Полимерные материалы. – 2024. – № 3. – С. 32–33.
- Родина А. Н. Пятьдесят оттенков упаковки. // Полимерные материалы. – 2024. – № 5. – С. 26.
Design and Technological Features of Recycled Plastics Granulation Lines
E. V. Galikhaidarov
Polymer recycling places special demands on the equipment used. This is especially evident in the processing of consumer and heavily polluted industrial and agricultural polymer waste. The article discusses the design and technological features of recycled plastics granulation lines, which make it possible to obtain high-quality regranulate.
Опубликовано в журнале «Полимерные материалы» № 4 (311) 2025 г., с. 42-45.
